[目的] PHT1基因家族是影响植物吸收磷营养的重要磷转运子之一。从杉木32号磷高效家系cDNA中克隆得到PHT1基因家族的1个杉木磷转运蛋白基因ClPht1;1,并对不同程度磷胁迫下ClPht1;1的时空表达进行研究,为杉木PHT1基因序列特征和功能结构的研究以及磷高效利用杉木基因型的选育奠定基础。[方法] 根据PHT1基因家族序列保守性设计简并引物,以32号磷高效杉木基因型根系cDNA为模板进行扩增获得目的基因ClPht1;1的cDNA序列,使用RACE 技术对目的基因进行全长克隆,并对其序列特征、同源性和编码磷转运蛋白结构进行分析。实时荧光定量PCR检测ClPht1;1在32号磷高效杉木家系根、茎、叶中的表达,检测中度缺磷胁迫下ClPht1;1在不同磷利用效率杉木4号、15号、25号、27号、28号、32号家系根系中的表达差异,以及在中度、重度缺磷胁迫下ClPht1;1在32号磷高效杉木家系根系中随时间序列的表达量变化。[结果] 克隆得到1个杉木磷转运蛋白PHT1基因,命名为ClPht1;1(GenBank登录号:KX302006),基因序列编码区长1 638 bp,编码545 aa的蛋白质。ClPht1;1所编码蛋白质由12个疏水的跨膜区域组成,1个疑似跨膜域。每个跨膜结构域基本由17~25个氨基酸残基组成螺旋,同时跨膜蛋白的N 端和C端均位于细胞质内,保守序列位于第4个跨膜域。构成蛋白质的主要骨架是α-螺旋,无信号肽序列。ClPht1;1基因编码蛋白与日本柳杉PHT基因编码蛋白的氨基酸序列相似性达到87.0%,与胡杨、油茶、马尾松等PHT家族基因编码蛋白的氨基酸序列相似性均在75%以上。ClPht1;1基因在杉木的根、茎、叶组织中均有表达,其中在根中的表达量最高,在叶中的表达量最低。在中度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因在杉木不同家系根部的表达量为25号 > 27号 > 4号 > 15号 > 32号 > 28号。在中度和重度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因在32号杉木家系根部的表达量随胁迫时间的延长而逐渐上升;恢复供磷后,ClPht1;1基因表达量逐渐下降至正常水平;重度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因表达量要高于其在中度缺磷胁迫下的表达量。[结论] ClPht1;1基因具有PHT1基因家族的典型结构,其编码蛋白的氨基酸序列与日本柳杉等磷转运蛋白氨基酸序列具有高度相似性,为杉木高亲和磷转运蛋白PHT1基因家族成员。ClPht1;1基因主要在杉木的根部表达,在叶片中的表达量较低;杉木磷利用效率越强,ClPht1;1基因在其根部的表达量越高。在不同磷利用效率的杉木家系中ClPht1;1基因表达量存在较大差异。ClPht1;1基因的表达受低磷胁迫的诱导,缺磷胁迫下ClPht1;1基因表达量明显升高,恢复供磷后ClPht1;1基因表达量明显降低。
以期为全球气候变暖背景下的林地合理经营管理提供依据。利用Scopus,Web of Science,SDOS,CNKI 等数据库,查询林地土壤CH4的相关文献,对不同营林措施(施肥、采伐、火烧、林下植被管理)森林土壤CH4吸收通量方面的研究进行综述。施加N肥对于富氮森林土壤CH4吸收有抑制作用,但可以显著促进贫氮森林土壤CH4吸收;火烧后土壤CH4吸收通量受到多种因素的影响,因此存在一定的不确定性,多数研究表明,火烧减少土壤CH4吸收通量;皆伐改变土壤温度、含水量、有机碳的分解和利用等,从而减弱森林土壤CH4吸收能力;择伐对森林土壤CH4吸收的影响表现为抑制、促进和无影响;剔除林下植被提高土壤温度,加快土壤水分蒸发散失,增强CH4氧化菌的活性,促进土壤CH4吸收;种植固氮植物使森林土壤转变为CH4的排放源。 目前经营措施对森林土壤CH4吸收影响的研究结果还存在较大差异,对营林措施影响森林土壤CH4吸收的内在机理的认识还不充分。随着研究方法和观测手段的不断发展,今后应深入研究多种因素和气候变化对林地土壤CH4吸收影响的内在机理以及甲烷氧化菌对各种干扰因素的响应机制。
(月刊 1955年创刊) 主管:中国科学技术协会 主办:中国林学会 出版:《林业科学》编辑部 主编:尹伟伦 国内统一刊号:CN 11-1908/S 国际标准刊号:ISSN 1001-7488 国内邮发代号:82-6